2.1.3 创建工业机器人程序数据

在进行正式的编程之前，需要构建起必要的编程环境，其中有三个必需的程序数据：工具数据tooldata、工件坐标wobjdata、载荷数据loaddata，需要在编程前进行定义，下面分别介绍这三个程序数据的设定方法。

1．工具数据tooldata

工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的TCP、质量、重心等参数数据。tooldata会影响机器人的控制算法（例如计算加速度）、速度和加速度监控、力矩监控、碰撞监控、能量监控等，因此机器人的工具数据需要正确设置。

一般来说，不同的机器人应用时会配备不同的工具，比如：弧焊的机器人使用弧焊枪作为工具，用于搬运板的机器人会使用吸盘式的夹具作为工具，如图2-2所示。

所有机器人在手腕处都有一个预定义的工具坐标系，该坐标系被称为tool0。这样就能将一个或者多个新工具坐标系定义为tool0的偏移值。

TCP（Tool Center Point）就是工具的中心点。默认工具（tool0）的中心点位于机器人安装法兰的中心，如图2-3所示。执行程序时，机器人将TCP移至编程位置，这意味着，如果要更改工具及工具坐标系，机器人的移动将随之更改，以便新的TCP到达目标。

TCP的设定方法包括N（N≥3）点法、TCP和Z法、TCP和Z，X法。

1）N（N≥3）点法：机器人的TCP通过N种不同的姿态同参考点接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP与机器人安装法兰中心点（Tool0）相应位置，其坐标系方向与Tool0一致。

2）TCP和Z法：在N点法基础上，Z点与参考点连线为坐标系Z轴的方向。

3）TCP和Z，X法：在N点法基础上，X点与参考点连线为坐标系X轴的方向，Z点与参考点连线为坐标系Z轴的方向。

设定工具数据tooldata的方法通常采用TCP和Z，X法（N=4）。TCP的设定原理为：

1）在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点；

2）在工件上确定一个参考点（最好是工具的中心点）；

3）用手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。为了获得更准确的TCP，在以下的例子中使用六点法进行操作，第四点是用工具的参考点垂直于固定点，第五点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的X方向移动，第六点是工具参考点从固定点向将要设定为TCP的Z方向移动；

4）机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP的数据，然后TCP的数据就保存在tooldata这个程序数据中被程序进行调用。前三个点的姿态相差尽量大些，这样有利于TCP精度的提高。

以TCP和Z，X法（N=4）建立一个新的工具数据tool1的操作步骤见表2-8。

对于用来搬运的夹具，其工具数据设定一般采用TCP和Z法进行。此方法的本质是使新建的工作坐标的TCP沿着tool0的Z轴方向偏移设定的距离。ABB机器人默认的tool0的方向是Y轴方向同大地坐标的Y轴同向，Z轴方向是垂直于法兰盘表面向外侧，并且X、Y、Z的方向符合右手定则。

2．工件数据wobjdata

工件数据wobjdata对应工件，它定义工件相对于大地坐标（或其他坐标）的位置。机器人可以有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

对机器人进行编程时就是在工件坐标中创建目标和路径。这带来很多优点：

1）重新定位工作站中的工件时，只需更改工件坐标的位置，所有路径将即刻随之更新。

2）允许操作以外轴或传送链移动的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动。

创建工件数据wobjdata的步骤见表2-9。

3．载荷数据loaddata

对于搬运应用的机器人，还必须设置载荷数据loaddata。对于搬运机器人，手臂承受的重量是不断变化的，所以不仅要正确设定夹具的质量和重心数据tooldata，还要设置搬运对象的质量和重心数据loaddata。载荷数据loaddata就记录了搬运对象的质量、重心的数据。如果机器人不用于搬运，则loaddata设置就是默认的load0。

创建载荷数据loaddata的步骤见表2-10。